IMMUNITE ANTI‐INFECTIEUSE J‐L MEGE PLAN DU COURS • • • • • • • • • • • I – INTERFACES: peau et muqueuses (Tube digestif, appareil respiratoire, appareil génital) II – IMMUNITE INNEE II – 1 – Médiateurs et effecteurs II – 2 – Réponse anti‐infectieuse: reconnaissance des pathogènes, recrutement des effecteurs, microbicidie II – 3 – Microbicidie: phagocytose, dérives de l’oxygène, autophagie, fer III – IMMUNITE ADAPTATIVE III – 1 – ANTICORPS: ROLE III – 2 ‐ LYMPHOCYTES: ROLE (Granulome – Cytotoxicité) IV – REPONSE ANTIINFECTIEUSE TISSULAIRE V – VACCINATION VI‐ INTRODUCTION AUX DEFICITS IMMUNITAIRES IMMUNITE ANTI‐INFECTIEUSE: RAPPELS • ON DISTINGUE IMMUNITE INNEE ET IMMUNITE ADAPTATIVE • IMMUNITE INNEE: MISE EN PLACE D’UNE REPONSE RAPIDE, SANS CONTACT PREALABLE AVEC DES AGENTS ETRANGERS, RECONNAISSANT DES MOTIFS CONSERVES COMMUNS, SANS MÉMOIRE IMMUNE (cellules: polynucléaires, monocytes/macrophages, natural killer; médiateurs: coagulation, complément, cytokines) • IMMUNITE ADAPTATIVE: REPONSE SPECIFIQUE DE L’ANTIGENE, NECESSITANT UN PRIMING ET ENGENDRANT UNE MÉMOIRE IMMUNITAIRE (VACCINATION). ELLE REPOSE SUR DES CELLULES (Lymphocytes T (helper, cytotoxiques, régulateurs) et lymphocytes B) ET DES MEDIATEURS (ANTICORPS ET CYTOKINES). CHAQUE CLONE LYMPHOCYTAIRE T OU B EXPRIME UN RECEPTEUR UNIQUE SPECIFIQUE D’UN ANTIGENE ENGENDRE PAR REARRANGEMENT SOMATIQUE DE FRAGMENTS DE GENES DISTINCTS (DIVERSITE DU REPERTOIRE LYMPHOCYTAIRE) ORGANISATION DE LA REPONSE IMMUNE: REPONSE IMMEDIATE A L’INFECTION INTERFACES TUBE DIGESTIF PEAU APPAREIL RESPIRATOIRE PARTENAIRE MICROBIOTE: ANIMAUX GERM‐FREE MICROBIOTE INTESTINAL REPONSE IMMUNE CUTANEE • HOMEOSTASIE CUTANEE: CICATRISATION (réponse à une agression chimique ou mécanique) Dans les secondes suivants la lésion: activation de la coagulation, recrutement de polynucléaires et déclenchement de la réponse immune innée. Au bout de 2 jours: macrophages > neutrophiles. Présence de pDC et de cellules T résidentes (IL‐22). Au bout de 2 à 3 semaines, les cellules inflammatoires subissent une apoptose ou quittent la lésion. Le remodelage tissulaire est alors assuré par les fibroblastes. • IL‐22 appartient à la famille de l’IL‐10, interagit avec IL‐22R (IL‐22RA1+IL‐10RB2). IL‐22 est exprimée par les cellules immunes (inné et adaptatif) et IL‐22R est exprimé par les cellules non‐hématopoïétiques. La stimulation des kératinocytes avec IL‐22 induit un programme anti‐microbien (S100A et défensines). Idem avec muqueuse intestinale (AMP, RegIII et ) cellules épithéliales de voies aériennes (chémokines). IL‐22 agit en synergie avec IL‐17 et contribue à la protection contre les bactéries extracellulaires. Chez l’homme, IL‐22 est surtout produite par Th1, T helpers et T cytotoxiques producteurs d’IL‐22, Th17 et T cells. IL‐22 est détectée dans des maladies inflammatoires (psoriasis) et infectieuses (mucoviscidose infectée). • • REPONSE IMMUNE CUTANEE A L’INFECTION • KERATINOCYTES: SENSEURS DES AGENTS INFECTIEUX • CYTOKINES PROINFLAMMATOIRES ET PEPTIDES ANTIMICROBIENS (AMP): cathélicidine (LL37) et protéines S100. Les patients avec dermatite atopique ont moins de défensines et LL37 et une plus grande susceptibilité aux infections cutanées. • INITIATION DE LA REPONSE IMMUNE PAR PRESENTATION DE L’ANTIGENE ET PRIMING DES CELLULES T. • ROLE DES CELLULES DE LANGERHANS ET DES DC CD103+. Les LC supportent la différenciation Th17 – Les DC dermiques la cross présentation aux lymphocytes CD8+ • CELLULES T MÉMOIRE SE LOCALISENT DANS LA PEAU: CD8+ DANS EPIDERME ET CD4+ DERME ET CIRCULATION REPONSE IMMUNE INTESTINALE: HOMEOSTASIE Les souris qui n’expriment pas la mucine MUC2 n’ont pas de zone dépourvue de bactéries et ont une inflammation intestinale spontanée REPONSE IMMUNE INTESTINALE: BACTERIES PENETRANTES • ELIMINATION PAR LES MACROPHAGES DE LA LAMINA PROPRIA (FORTE ACTIVITE DE PHAGOCYTOSE – FAIBLE ACTIVITE MICROBICIDE – ACTIVITE DE REPARATION) • DC INTESTINALES: CD11b+ DC (réponse Th1 et Th17) et CD103+ DC (induction Tregs). Distinction entre DC CX3CR1+ et CX3CR1‐. Les DC CX3CR1+ ont plus de molécules de costimulation, de TNF et de formation de dendrites. Les DcCX3CR1‐ expriment CD103, répondent aux bactéries luminales et induisent les Tregs. • LES DCs ONT DIFFERENTS MECANISMES POUR CAPTER LES ANTIGENES DU MICROBIOTE: 1 ‐ Captation de l’antigène par les cellules M et transfert aux DCs 2 – Utilisation du récepteur fœtal pour capter l’antigène luminal et le transférer aux DCs 3 – Extension de dendrites par les DCs à travers l’épithélium sans disjoindre les jonctions serrées • • • REPONSE IMMUNE INTESTINALE: BACTERIES PENETRANTES • • • • LES CD4 EFFECTEURS: Th1, Th17 et Th2 (rares en absence de parasitoses). Ils sont présents dans la lamina propria et dans les follicules lymphoïdes du grêle et du colon. La différenciation Th1 implique surtout l’IL23 (plus exprimée dans les APC intestinales) alors que l’IL‐12 est plus représentée dans les APC des tissus lymphoïdes périphériques. Le TGF est nécessaire à la différenciation Th17 (déficit en Th17ben absence de TGF). LES LYMPHOCYTES INTRAEPITHELIAUX: CD8+ TCR produisent keratinocyte growth factor (réparation intestinale – translocation bactérienne). CD8+ TCR rôle protecteur contre les CD4 + T cells colitogènes. DEUX TYPES DE TREGs: CD4+FOXP3+ dans le colon et le grêle et CD4+FOXP3‐IL10+ dans les compartiments intraépithéliaux du grêle et dans la lamina propria. Inflammation spontanée intestinale chez les souris déficientes en IL10, FoxP3, TGF et ATG5. Les souris sont guéries par transfert de Tregs. B CELLS: PLASMOCYTES PRODUCTEURS D’IGA MAJORITAIREMENT. MALADIES INFLAMMATOIRES INTESTINALES • • • • • • • MALADIE DE CROHN Modèles de colite par transfert de T cells CD45RBhi ou invalidation de l’IL‐10, la colite est prévenue par anticorps anti‐IFN. Chez l’homme, augmentation des CD4 exprimant t‐bet et IFN mais le blocage par anti‐IFN a une efficacité limitée. Le transfert de cellules Th17 spécifiques des bactéries commensales à des receveurs immunodéprimés induit des colites plus sévères que les cellules Th1. Les lymphocytes IL17A+ sont très représentés dans les lésions de Crohn et les taux circulants d’IL‐17 sont corrélés à l’activité de la maladie. RECTOCOLITE HEMORRAGIQUE Absence d’ IFN chez les patients RH avec augmentation d’IL‐5, IL‐4 et IL‐13. Le modèle murin d’oxazolone montre une polarisation Th2 de la réponse immune et une suppression par anti‐IL‐4. Le mécanisme serait l’action des helminthes sur les cellules épithéliales intestinales. REPONSE IMMUNE RESPIRATOIRE TSLP: Thymic stromal lymphopoïétine REPONSE IMMUNE RESPIRATOIRE DEFICIT DE LA MUCOVISCIDOSE • • • • • • • • • MUCOVISCIDOSE est causée par une mutation dans CFTR, un canal chlore épithélial. LA MUTATION AFFECTE PLUSIEURS COMPARTIMENTS DE L’IMMUNITE INNEE ET PREDISPOSE AUX INFECTIONS (Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus) CHEZ l’ENFANT Mutations CFTR sont associées à une inflammation en absence de toute infection identifiée (activation NFKB et séquestration des leucocytes). Augmentation des dérivés actifs de l’oxygène produits par les polynucléaires séquestrés dans les voies aériennes. Diminution des moyens de régulation du stress oxydatif. Diminution de l’expression de TLR4 et de l’activation de Trif Défaut de phagocytose modéré des polynucléaires et des macrophages et moindre apoptose de ces derniers Altération des fonctions T: augmentation de la réponse Th2 et de la réponse Th17 Déficit relatif en Il‐10 La susceptibilité à l’infection est due à un déficit de la réponse immune et à la capacité des bactéries à échapper à la réponse immune. ORGANISATION DE LA REPONSE IMMUNE: REPONSE INNEE A L’INFECTION IMMUNITE INNEE: MEDIATEURS SOLUBLES 1 – COMPLEMENT 2 – DEFENSINES 3 – FACTEURS DE LA COAGULATION 4 ‐ CYTOKINES MEDIATEURS SOLUBLES: COMPLEMENT • • • • • • DEFICIT DE LA VOIE CLASSIQUE: DEFICIT EN C2 Infections bactériennes, lupus érythémateux, polymyosites, vascularites, purpuras DEFICIT DE LA VOIE DES LECTINES Infections graves et récidivantes à bactéries extracellulaires chez le nourrisson, risque de maladies autoimmunes DEFICIT DU C3 Infections systémiques à bactéries encapsulées > atteintes rénales par complexes immuns, maladies autoimmunes • • DEFICIT DE LA VOIE ALTERNE Déficit en properdine lié à l’X, infections à Neisseria sp. • DEFICIT DU COMPLEXE D’ATTAQUE MEMBRANAIRE Infections récurrentes systémiques à Neisseria meningitidis ou Neisseria gonorrhoeae à partir de 10 ans. Augmentation du risque de maladie à meningoccoque par 1000. Fréquence des sérogroupes inhabituels. Mortalité augmentée • MEDIATEURS SOLUBLES: LES INTERFERONS IMMUNITE INNEE: EFFECTEURS 1 – POLYNUCLEAIRES NEUTROPHILES ET EOSINOPHILES 2 – MONOCYTES ET MACROPHAGES 3 – CELLULES NATURAL KILLER 4 – CELLULES DENDRITIQUES 5 – CELLULES LYMPHOIDES INNEES 6 – CELLULES DE L’INFLAMMATION: MASTOCYTES ET BASOPHILES 7 – CELLULESDE L’HEMOSTASE: PLAQUETTES EFFECTEURS: POLYNUCLEAIRES NEUTROPHILES EFFECTEURS: MONOCYTES ‐ MACROPHAGES EFFECTEURS: CELLULES NK • La protection contre virus et bactéries intracellulaires (Shigella, Listeria, Rickettsia) est assurée par cellules NK et cellules T CD8+. CYTOTOXICITE IFN • • • Infections récurrentes non contrôlées à herpes virus (varicelle, cytomégalovirus, herpes simplex). La gravité varie selon les cas cliniques. Altération sélective du compartiment NK (cellules CD56+) avec présence de cellules T et B; déficit d’activité cytotoxique naturelle, non corrigée par l’IFN. Altération acquise des cellules NK au cours de l’infection par VIH Efficacité variable des cellules NK vis‐à‐vis des infections par virus influenza ou virus de la chorioméningite lymphocytaire. IMMUNITE INNEE: MISE EN PLACE RECONNAISSANCE • PAMPS ET MAMPS • • • • • • DESCRIPTION DE 5 CLASSES DE PRR TLR (Toll‐like receptors) CLR (C‐type lectin receptors) NLR (nucleotide‐binding domain‐leucine‐rich repeat‐containing receptors) RLR (RNA helicase RIG‐1 like receptors) ALR (cytoplasmic DNA receptor AIM2‐like receptors). IMMUNITE INNEE: MISE EN PLACE RECRUTEMENT DES EFFECTEURS IMMUNITE INNEE: MICROBICIDIE DERIVES AZOTE DERIVES OXYGENE ARGINASE PRÉVENTION DES MÉCANISMES DÉPENDANTS DE L’OXYGÈNE: SALMONELLA TYPHI, HELICOBACTER PYLORI, FRANCISELLA TULARENSIS, ANAPLASMA PHAGOCYTOPHYLUM. IMMUNITE INNEE: MICROBICIDIE ÉCHAPPEMENT DANS LE CYTOPLASME: L. MONOCYTOGENES ET RICKETTSIA SP INHIBITION DE LA MATURATION DU PHAGOSOME: M. TUBERCULOSIS, S. ENTERICA FORMATION D’UN PHAGOSOME INDÉPENDANT DE LA VOIE MICROBICIDE: L. PNEUMOPHILA, BRUCELLA SP, CHLAMYDIA SP IMMUNITE INNEE: MICROBICIDIE ET FER ENTEROCYTE • • • • • • • • GLOBULE ROUGE MACROPHAGE Diminution du fer sérique durant l’infection (hepcidine) Surchage en fer (hémochromatose): susceptibilité aux infections Besoin en fer des bactéries et nécessité de capter le fer: Sidérophores: (virulence S. aureus, E. coli, L. pneumophila, B. anthracis) Captation de l’hème: Hemophilus influenzae Compétition transferrine – lactoferrine: Neisseria meningitidis Champignons pathogènes (Candida albicans, Cryptoccus neoformans): réductases ferriques, sidérophores, captation de l’hème Plasmodium falciparum ORGANISATION DE LA REPONSE IMMUNE: REPONSE ADAPTATIVE A L’INFECTION IMMUNITE ADAPTATIVE: LYMPHOCYTES T • • • • • • MODELE MURIN DE L’INFECTION A LISTERIA MONOCYTOGENES LES CELLULES T PERMETTENT LE TRANSFERT ADOPTIF DE L’IMMUNITÉ ANTI‐L. MONOCYTOGENES LA DÉPLÉTION DES CD4+ ET CD8+ DE LA POPULATION LYMPHOCYTAIRE SPÉCIFIQUE DE L. MONOCYTOGENES PRÉVIENT LE TRANSFERT ADOPTIF LES CLONES T CD4+ OU CD8+ SPÉCIFIQUES DE L. MONOCYTOGENES PERMETTENT UN TRANSFERT ADOPTIF LES SOURIS DÉFICIENTES EN CD4+ OU CD8+ ONT UNE SENSIBILITÉ ACCRUE AUX BACTÉRIES INTRA‐CELLULAIRES. LES INDIVIDUS AVEC DÉFICITS CONSTITUTIFS OU ACQUIS EN LYMPHOCYTES T ONT LA MÊME SUSCEPTIBILITÉ. LES LYMPHOCYTES CONTRÔLENT LES INFECTIONS À BACTÉRIES INTRACELLULAIRES PAR LA RÉACTION D’HYPERSENSIBILITÉ RETARDÉE (REPONSE CD4) ET LA CYTOTOXICITÉ (REPONSE CD8) IMMUNITE ADAPTATIVE: POLARISATION LYMPHOCYTAIRE Bactéries intracellulaires Virus Protozoaires Helminthes Virus Respiratoire Syncitial Bactéries extracellulaires Champignons IMMUNITE ADAPTATIVE: REPONSE TH1 ET GRANULOME IMMUNITE ADAPTATIVE: REPONSE TH2 • • • • • REPONSE TH2 ET INFECTION A HELMINTHE IL4: INDUCTION DE LA PRODUCTION D’IGE IL‐5: HYPERÉOSINOPHILIE, ACTIVATION ÉOSINOPHILES (CYTOTOXICITÉ INDUITE PAR AC IGG OU IGE VIA PROTÉINE BASIQUE MAJEURE) IL‐9: INDUCTION DE LA MASTOCYTOSE EFFETS NÉFASTES: FORMATION D’UN GRANULOME AVEC MACROPHAGES, ÉOSINOPHILES, LYMPHOCYTES, FIBROBLASTES AUTOUR DES OEUFS INTRA HÉPATIQUES DE S. MANSONI; FIBROSE HÉPATIQUE IMMUNITE ADAPTATIVE: REPONSE TH17 IMMUNITE ADAPTATIVE: REPONSE CD8 IMMUNITE ADAPTATIVE: REPONSE CD8 • • • • • • • • • • • • • INFECTIONS VIRALES Rôle prépondérant du à la présentation MHC I Durant la phase initiale de l’infection, expansion de CD8 spécifiques de l’antigènes (HIV, EBV, CMV, rougeole) Activité antivirale par production d’IFN (essentielle pour les virus cytolytiques) et cytotoxique (voie perforine‐granzyme prépondérante, voie Fas‐FasL non antivirale) Déficit des CD8 dans les infections virales chroniques INFECTIONS PARASITAIRES PALUDISME Complexité du cycle: phase intracellulaire (hépatocyte, globule rouge) et extracellulaire. Rôle des anticorps, CD4 et CD8. TOXOPLASMOSE Protection assurée par les cellules CD8 et la production d’IFN. INFECTIONS BACTERIENNES Infections à bactéries cytosoliques Infections à bactéries vacuolaires NOTION DE DEFICIT IMMUNITAIRE PRIMITIF TLR DEFECTS JAK/STAT PATHWAY DEFECT SEVERE CONGENITAL NEUTROPENIA SUSCEPTIBILITY TO MYCOBACTERIA LEUCOCYTE ADHESION DEFIENCISE INNATE IMMUNITY Respiratory and intestinal infections (Encapsulated bacteria, Enterovirus, Giadia lamblia) Autoimmune manifestations B CELL AND COMPLEMENT DEFICIENCIES Viral infections (herpes, CMV, EBV) Bacterial infections (mycobacteria) Opportunistic infections PRIMARY T CELL DEFICIENCIES NOTION DE DEFICIT IMMUNITAIRE SECONDAIRE • AGES EXTREMES – – • MALNUTRITION – • DEFICIT PHAGOCYTES, DEFICIT DE LA REPONSE AC VACCONALE CHIRURGIE – • • DEFICIT DES PHAGOCYTES ET ALTERATION LYMPHOCYTAIRE T UREMIE – • ALTERATION DE LA PRODUCTION DES LYMPHOCYTES T ET DE LEUR FUNCTION DIABETE – • PREMATURITE: SUSCEPTIBILITE AUX INFECTIONS ET AUX SEPSIS (IMMATURITE ORGANES LYMPHOIDES SECONDAIRES, DIMINUTION MEMOIRE VACCINALE, FONCTION NEUTROPHILE, NK, ACTIVITE TLR, COMPLEMENT ET PRODUCTION DE CYTOKINES) SUJET AGE: DIMINUTION DE LA REPONSE LYMPHOCYTAIRE T, DE LA REPONSE VACCINALE ET DE LA DIVERSITE DU REPERTOIRE B. SPLENECTOMIE: INFECTIONS PAR BACTERIES ENCAPSULEES STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE IMMUNOSUPPRESSION THERAPEUTIQUE IMMUNOSUPPRESSION INFECTIEUSE – – – LYMPHOPENIE ET ANERGIE T TRANSITOIRE APRES INFECTION PAR ROUGEOLE, CMV ET VIRUS GRIPPE IMMUNOSUPPRESSION PERSISTANTE APRES INFECTION PAR HIV DURANT L’INFECTION AIGUE: DEPLETION DES CD4 MEMOIRE PUIS DIMINUTION PROGRESSIVE DES LYMPHOCYTES CD4. SI CD4<200: INFECTIONS OPPORTUNISTES VACCINOLOGIE: PRINCIPES • • E. Jenner: utilisation de matériel infecté par la variole et immunisation contre la variole (vaccin). L. Pasteur: méthodes d’atténuation des bactéries. • • Salmon et Smith: méthodes d’inactivation des microorganismes. Propagation des virus sur cultures cellulaires a permis le développement de vaccins viraux atténués: vaccin polio, rougeole, rubéole et oreillons. • La plupart des vaccins qui pourraient être développés en minant l’infection naturelle avec des vaccins vivants atténués ou tués/inactivés ont été développés (seconde moitié du 20ème siècle. • Les nouvelles technologies ont conduit au développement de vaccins pour la prévention des pneumonies et méningites bactériennes, hépatite B et papillomavirus. VACCINOLOGIE: RESULTATS ET ECHECS INFECTIONS PREVENUES PAR VACCINS MALADIES NON PREVENUES PAR VACCINS VACCINOLOGIE: NOUVEAUX VACCINS • • • • • Les virus, bactéries et parasites qui nécessitent de nouveaux vaccins sont ceux dont la pathogénicité est complexe, qui présentent une forte variabilité ou qui ont mis en place des stratégies d’évasion de la réponse immune. Dengue et grippe: mémoire pour les sérotypes homologues et pas hétérologues (nécessité d’immunisation annuelle contre le virus de la grippe). La réinfection par le même VRS est possible. L ’hypervariabilité du VIH couplé à sa capacité à s’intégrer dans le génome de l’hôte empêche l’hôte d’ éliminer le virus. Herpes simplex, CMV, Mycobacterium tuberculosis: phase carrier et réactivation VACCINOLOGIE: NOUVEAUX VACCINS REVERSE VACCINOLOGY VACCINOLOGIE: NOUVEAUX VACCINS • • • 1 – reverse vaccinology 2 – antigenome analysis 3 – Identification d’antigènes candidats pour induire des ac neutralisants ou une réponse T spécifique VACCINOLOGIE: NOUVEAUX VACCINS • • • Adjuvants: composant de la formulation vaccinale qui potentialise la réponse immune via l’interaction avec un ou plusieurs TLRs (surtout pour les vaccins protéiques peu immunogènes) Adjuvants courants: sel d’aluminium, émulsion huile/eau, virosomes, ligands TLR Induction d’une immunité mucosale: nécessité de vecteurs qui délivrent l’antigène et stimulent réponse mucosale et systémique: adénovirus, paramyxovirus et vecteurs bactériens.